今年ISEF最高奖10万美元,给了写折纸程序的高中生栗林辉,日本人

今年ISEF最高奖10万美元,给了写折纸程序的高中生栗林辉,日本人

本文核心观点
今年ISEF国际科学与工程大奖赛的最高奖,10万美元,发给了17岁的栗林辉,日本札幌人,在市立札幌开成中等教育学校读书。

今年ISEF最高奖10万美元,给了写折纸程序的高中生栗林辉,日本人

今年ISEF国际科学与工程大奖赛的最高奖,10万美元,发给了17岁的栗林辉,日本札幌人,在市立札幌开成中等教育学校读书。

日本从1958年开始往ISEF派队,这是第一次有日本选手拿到这个奖。

他交上去的是一个模拟程序。

程序处理的是折叠。一张折过的纸、一副能收能展的铰链机构,到底能摆出多少种形状、能怎么动,工程上一直算不全,老办法一次只能追一条运动路径。栗林辉把统计力学的思路搬了过来,用马尔可夫链蒙特卡洛方法重写算法:只输入折痕和节点的位置,程序跑一次,把所有可能的形态采样出来。卫星的太阳帆怎么展开、医疗器械怎么收进血管,都是这一类问题。他自己说,这个方法还能拿去分析鸟的飞行,或者任何"能用点和线表示出来的机构"。

这个项目同时拿了物理与天文组一等奖,另加6000美元。栗林辉是东京大学UTokyoGSC-Next项目的学生,研究由东大物理系的Todo组指导。

ISEF是全球规模最大的中学生科研赛,今年办到第76届。1725名入围选手,来自65个国家和地区,分22个学科组,奖金总额超过700万美元。每个组的一等奖6000美元,再从22个组的一等奖得主里选出9个顶级大奖,栗林辉拿的10万美元是最高的一档。

评审是当面答辩。选手站在自己的展板前,接受职业科学家、工程师和数学家的问询。为什么做这个、这个数怎么来的、换个场景还成不成立,都得当场答上来。

项目可以做很多年。今年计算生物与生物信息学组的一等奖,项目标题结尾直接写着"Year 3",第三年做同一个课题:用物理信息神经网络加三维图像处理,预测脑动脉瘤会不会破裂。作者是佛罗里达州West Shore中学的Eshan Vipuil,17岁。

今年这9个顶级大奖里,3个给了以算法和AI为核心的项目。

两个5万美元的奖,都给了AI设备

Evan Budz,15岁,读10年级,加拿大安大略省伯灵顿。他此前做过一台水下机器人,不装螺旋桨,靠模仿海龟划水前进。今年他把这台机器人改成了微塑料检测平台:装一套3D全息成像相机,再加一套AI,让它一边游一边实时认出水里的微塑料颗粒。Gordon E. Moore奖,5万美元。他同时拿了环境工程组一等奖,还有AI绘画公司Midjourney给的2500美元特别奖。

Anusha Arora,15岁,美国华盛顿州贝尔维尤。她做的设备叫HARMONI,一台便携的音乐治疗仪:手指上的传感器读生理信号,11个AI程序协同判断使用者当下的情绪,当场生成对应的音乐。她做这个,是因为音乐治疗早就是公认的心理干预手段,但治疗师少、收费贵、保险不报,需要的人用不上。多轮实验里,使用者的压力和焦虑水平下降,也更愿意把整个疗程做完。Leighton和Berger家族STEM卓越奖,5万美元。

机器人组的两个第一名,一个在上海

机器人与智能机器组的一等奖有两个。

一个是美国密歇根州Cranbrook Kingswood学校的Michael Hua,项目叫"解码光",用带物理先验的自监督AI,让低成本设备也能做出高保真的高光谱图像。高光谱成像是把一束光按波长拆开看,能认出普通相机认不出的成分差别,难点一直是设备贵。

另一个来自上海。上外附中的一名学生,做了一台椭球形的远程无线机器人,用于湿地生态监测。

同一所学校今年还拿了能源与可持续材料组二等奖(用机器学习引导半导体光热材料的研发)和物理与天文组三等奖(一套叫FireAIDSS的系统,实时重建野火的热流场)。三个大奖都出自上外附中,奖金合计9600美元,其中两个项目的核心是算法。

中国大陆选手进ISEF要先过附属赛。今年官方获奖名单上出现过的通道有上海科学种子奥林匹克、京津冀青少年科学展和四川科学展。上海平和双语、上海中学国际部、人大附中、北京八十中、北京德威、杭州贝赛思,今年都有项目拿到大奖。

软件设计组第一名,是一只会等孩子把话说完的熊猫

软件设计组的一等奖同样是两个。一个是爱尔兰Clongowes Wood College的Zack O'Leary做的M.A.N.T.I.S,用缪子这种能穿透厚物体的粒子做无损成像。另一个叫ExpressBuddy,来自美国阿肯色州Bentonville高中的Sanjay Shreeyans Javangula和Soham Shekhar。

ExpressBuddy的界面是一只叫Pico的卡通熊猫,陪自闭症和有语言障碍的孩子练说话。孩子结巴的时候它不打断,等这句话说完再回应。

难的地方在识别。学校能发到孩子手上的机器就是普通Chromebook,教室里有背景噪音,孩子的发音又不标准,市面上那些吃资源的商业音频工具跑不动、也认不准。两个人自己写了一套信号处理,把这件事在Chromebook上做成了。

试用阶段有一组数据让他们改了设计:孩子每天用40到50分钟。他们随后给软件加了每天20分钟的上限。

这套东西从2025年暑假开始做,高三一整年都在改,学年快结束才去报的地区赛。两人所在的Bentonville学区有个叫Ignite的项目,进去的学生每天有三节课的时间做自己的课题和实习,不是一节。

拿完奖,两个人决定把ExpressBuddy开源,不做成产品去卖。他们现在在阿肯色大学读计算机。

Javangula最早动手,是因为家里有个自闭症的表弟。他的原话是:

让他多交几个朋友的唯一办法,就是让他多练着说话。

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